夏天來了，又到了吃燒烤、喝啤酒的季節(jié)，我們經(jīng)?？吹皆诼愤厰偵洗抵照{(diào)、喝著啤酒、大快朵頤的食客。

(資料圖片僅供參考)

不知道你有沒有觀察過，這種吹出涼風的空調(diào)扇可不是我們辦公室或家里安裝的那種空調(diào)器，這種空調(diào)扇和戶外噴霧降溫，甚至和古代的“自雨亭”“含涼殿”有著相同的原理，它們利用的其實是蒸發(fā)冷卻。

空調(diào)扇、戶外噴霧系統(tǒng)與自雨亭

一、什么是蒸發(fā)冷卻？

蒸發(fā)冷卻是一種通過水的蒸發(fā)來冷卻空氣的過程，即水會吸收空氣的熱量而蒸發(fā)從而冷卻空氣。

空氣越干燥，其容納水分的能力越強，用水噴淋空氣時，空氣溫度的降低程度越大，如果采用溫度更低的自來水或井水，其空氣的降溫效果更佳。

因此，在高溫干燥環(huán)境下，采用蒸發(fā)冷卻空調(diào)扇來冷卻空氣比采用空調(diào)器要少消耗很多的電能，從而具有很好的節(jié)能效果。

但是空氣中能夠容納的水分含量是有限的（到達極限后再增加水分就會以液態(tài)水的形式從空氣中流出），因此，蒸發(fā)冷卻能夠制取的低溫空氣溫度受到這一特性的限制，不可能制取很低溫度的空氣。

二、原來古人就用過蒸發(fā)冷卻制冷

數(shù)千年前，古埃及和波斯以屋頂風井“捕風器”的形式使用了蒸發(fā)冷卻空調(diào)?！安讹L器”設(shè)置在逆風處，空氣沿風井向下流動進入樓內(nèi)的噴泉處，然后把冷卻的空氣送入室內(nèi)。

中東地區(qū)帶有擋風板的“捕風器”以及室內(nèi)噴泉（公元前2世紀的壁畫）

在中國古代也有蒸發(fā)冷卻空調(diào)的記錄，漢朝發(fā)明家丁緩發(fā)明了七輪扇，“七輪扇連七輪，大皆徑丈（《西京雜記》卷一）”，后世用水力驅(qū)動它、并將水流引入到空氣流動的位置，不僅提供了動力、還利用蒸發(fā)冷卻降低空氣溫度，讓人們感覺“泠泠瑟瑟，非絲非竹，天籟遙聞（乾隆《圓明園四十景圖詠》）”。

類似的還有自雨亭、含涼殿，有詩云“琥珀盞紅疑漏雨，水晶簾瑩更通風（劉禹錫《劉駙馬水亭避暑》）”，將冷水輸送到頂部，然后從房檐四周流下形成水簾，起到避暑降溫的效果。

預估含涼殿原理 圓明園四十景水木明瑟

在古代，利用蒸發(fā)冷卻原理避暑納涼、清涼一夏往往是達官貴人才能享受到的服務(wù)，而今，隨著社會的發(fā)展，用電驅(qū)動制冷的空調(diào)器、多聯(lián)機已經(jīng)“飛入尋常百姓”家庭，然而，蒸發(fā)冷卻這種方式仍然有著不可替代的作用。

蒸發(fā)冷卻從之前非常簡單的一種通風降溫方式，轉(zhuǎn)變?yōu)橐环N利用干空氣等可再生能源的節(jié)能、綠色的技術(shù)，將有效推動“碳達峰、碳中和”的實現(xiàn)。

三、綠色節(jié)能的蒸發(fā)冷卻技術(shù)

在西部干旱或半干旱地區(qū)，很多工業(yè)建筑使用蒸發(fā)冷卻降溫空氣系統(tǒng)完全可以替代機械制冷空調(diào)系統(tǒng)，而在濕潤和半濕潤地區(qū)，也可以利用露點蒸發(fā)冷卻實現(xiàn)制冷，從而改善車間的工作環(huán)境。

在大數(shù)據(jù)時代，通信機房和數(shù)據(jù)中心全年不間斷運行，能耗持續(xù)增加，而在冬季或過渡季節(jié)利用蒸發(fā)冷卻技術(shù)，結(jié)合夏季間接蒸發(fā)冷卻預冷，可大幅降低全年運行能耗。

蒸發(fā)冷卻也在家用空調(diào)有著不可替代的作用，除了前面提到的空調(diào)扇外，蒸發(fā)冷卻也可以和新型家用空調(diào)技術(shù)結(jié)合。

在2021年舉辦的全球制冷技術(shù)創(chuàng)新大獎賽中，中國團隊提出了“集成蒸發(fā)冷卻和太陽能光伏的先進蒸氣壓縮制冷技術(shù)”的空調(diào)器方案，將蒸發(fā)冷卻、太陽能光伏和高效制冷系統(tǒng)有機結(jié)合，實現(xiàn)了空調(diào)器的高效節(jié)能和室內(nèi)溫濕度的精確控制，從2100多支團隊中脫穎而出獲得冠軍。

該技術(shù)應(yīng)用蒸發(fā)冷卻將干燥的空氣作為室內(nèi)環(huán)境的調(diào)控手段，結(jié)合氣候適應(yīng)的通風控制技術(shù)，實現(xiàn)了通風、降溫、除濕功能，開辟了空調(diào)技術(shù)發(fā)展新方向。

將蒸發(fā)冷卻這種有數(shù)千年應(yīng)用歷史的技術(shù)與新型技術(shù)相結(jié)合，挖掘蒸發(fā)冷卻的應(yīng)用價值和節(jié)能潛力，從而能為全球節(jié)能減排、低碳轉(zhuǎn)型貢獻更多智慧、方案和力量，為綠色發(fā)展注入強大動能。

全球制冷技術(shù)創(chuàng)新大獎賽頒獎儀式

參考文獻：

[1] Kheirabadi, Masoud (1991).Iranian cities: formation and development. Austin, TX: University of Texas Press.

[2] 徐愛清.古人避暑有何訣竅[J]. 科學大觀園, 2022,No.645(13):72-75.

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作者：楊子旭，清華大學建筑技術(shù)科學系博士后

供稿：北京制冷學會（部分插圖來源于網(wǎng)絡(luò)）

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